2003年世界汽車產量增長不到3％，其中80%的增量來自中國，中國汽車電子行業(yè)的快速發(fā)展引起了全球汽車電子產業(yè)的關注。本文概要介紹中國汽車電子技術和市場的現(xiàn)狀、面臨的困難和發(fā)展的趨勢，以及汽車電源管理器件和技術的發(fā)展方向，這些內容有助于汽車電子設計工程師、技術、市場和銷售經理以及汽車半導體供應商抓住中國汽車電子發(fā)展的機會。

汽車電子產品可為兩大類：1. 汽車電子控制裝置，包括動力總成控制、底盤和車身電子控制、舒適和防盜系統(tǒng)。2. 車載汽車電子裝置，包括汽車信息系統(tǒng)（車載電腦）、導航系統(tǒng)、汽車視聽娛樂系統(tǒng)、車載通信系統(tǒng)、車載網絡等。

中國汽車電子行業(yè)的發(fā)展方向和面臨困難

目前，中國車載電子系統(tǒng)制造商已經具有一定經濟規(guī)模，他們正在通過兼或重組等方式，融入車廠的配套體系之中，并逐步打入國際高檔轎車配套市場。發(fā)展車載電子設備是迅速發(fā)展中國汽車電子產業(yè)的重要方向之一。相比之下，中國汽車電子控制系統(tǒng)的產業(yè)化水平和研發(fā)能力與國外的差距還很大。

在不利的市場競爭環(huán)境面前，中國科技人員并沒有停滯不前。隨著能源形勢日益緊張，中國國家“863”計劃積極推進在電動汽車和燃料電池汽車電子控制系統(tǒng)領域的研究，汽車電子的研究和產業(yè)化主要集中在：1.信息化：時速表、發(fā)動機轉速表和油量表將被集網絡、診斷和數(shù)字顯示功能于一體的觸摸式液晶屏幕所取代，并通過車載動態(tài)信息系統(tǒng)的“專家智囊團”實現(xiàn)現(xiàn)場診斷、道路自主導航、電子地圖、車輛定位動態(tài)顯示和軌跡回放等功能；2. 節(jié)能化：高速行駛時方向盤轉向很容易，而緩速轉彎時，打方向盤很吃力，這會增加2%左右的油耗。新研發(fā)的電動助力轉向系統(tǒng)有望反其道而行之，讓行車省力又安全，并節(jié)省能源。3. 舒適化：目前車用空調是由發(fā)動機一機多用帶動的，溫度全靠司機手動控制，耗能問題嚴重。自動空調系統(tǒng)和智能化空調系統(tǒng)的研發(fā)將自動搜集車內外溫度、濕度、陽光及車速等一系列信號，按一定的數(shù)學模型計算，隨時自動調節(jié)以獲得最佳空調運行模式。上述三大研究成果將率先在燃料電池汽車上應用，并視條件對傳統(tǒng)汽車逐步進行改建。此外，中國信息產業(yè)部將重點支持發(fā)展六項汽車電子產品：統(tǒng)一的汽車計算平臺、電控燃油噴射系統(tǒng)ECU、汽車行駛監(jiān)控記錄儀、車用音視頻導航系統(tǒng)、汽車用半導體器件及專用芯片、智能交通系統(tǒng)。

目前中國新興汽車電子企業(yè)在開展研究和產品產業(yè)化面臨的主要困難在于：對國際標準體系的要求了解不夠，整車廠與新興的汽車電子制造商以自頂向下、根據整車電子產品配置需求開展項目合作的商業(yè)模式沒有完全建立起來。由于缺乏整車的需求牽引，汽車電子制造商不得不自行研發(fā)產品的功能性樣機，才到整車廠接受測試，通過測試之后才尋求配套廠家，中國汽車技術研發(fā)中心一位高級工程師表示，由于測試次數(shù)少和費用高的原因，產品經受的試驗時間比較短，在穩(wěn)定性和安全性上難以達到國際標準的要求。與此同時，由于汽車電子產品與整車的配套相關性很高，新興的中國汽車電子企業(yè)要上規(guī)模，很難走出合資經營模式，因此容易被整車廠控制。這兩方面的原因綜合作用下，可能妨礙中國汽車電子企業(yè)在短時間內推出滿足市場需求的產品并發(fā)展壯大。

在研發(fā)過程中，國內生產汽車電子產品零部件的配套廠家受到合資企業(yè)的控制，造成汽車電子配套市場不健全，對中國汽車電子研發(fā)企業(yè)的發(fā)展也有一定的負面影響，存在采購周期長、購買不方便、規(guī)格不符合汽車專用要求等比較普遍的問題，上海新代車輛技術有限公司的馬錫平經理說：“汽車電子的高功率、大電流環(huán)境對線纜和器件的配套有較高的要求，這方面存在配套困難?！?/p>

對此問題，天津富士通天電子有限公司的白雪亮主任說：“為給中國本地的汽車電子廠家提供配套，我們已經針對中國汽車電子的迅猛發(fā)展剛成立了富士通天研發(fā)中心天津有限公司，目的就是為需要汽車電子產品設計的整車廠提供服務。”而摩托羅拉電子有限公司的郭魯寧經理認為，中國汽車電子企業(yè)要參與國際性的汽車電子采購大會，逐步了解市場需求和國際標準，從配套入手發(fā)展中國的汽車電子產業(yè)。

目前，在電動助力、高電壓電源安全管理系統(tǒng)、車身電機控制、數(shù)字儀表、低速總線控制系統(tǒng)、胎壓監(jiān)測和報警系統(tǒng)的研究和產業(yè)化進程上，中國汽車電子企業(yè)已經開始推出產品。中國“國家汽車計算平臺工程”的啟動有望攻克汽車控制、駕駛、信息處理、智能交通、傳感、執(zhí)行等重大核心技術，從而為第三代移動通信、高清晰度數(shù)字電視、衛(wèi)星導航、智能交通、移動網絡的應用和信息化在汽車電子的應用提供重大發(fā)展機遇，并將形成汽車工業(yè)和電子信息產業(yè)良性互動的發(fā)展格局。隨著國際頂級汽車半導體方案提供商進入中國，中國汽車電子行業(yè)有望加速發(fā)展。

中國主要汽車電子產品市場和發(fā)展機會

安全、節(jié)能、環(huán)保以及智能化和信息化是未來汽車的發(fā)展趨勢。中國汽車市場的高速增長促成了中國車載娛樂系統(tǒng)市場規(guī)模的成倍增長，市場研究表明在2003～2006年間，中國轎車產量合計應在1200-1600萬輛左右，汽車娛樂系統(tǒng)市場的規(guī)模在500-800萬套左右，主要提供OEM配套服務。采用車載計算機作為平臺，將車載通信、導航、視聽娛樂、網絡控制等集成為一體化多媒體信息系統(tǒng)是該領域的市場發(fā)展趨勢。調查分析表明，中國目前發(fā)展前景較大的汽車電子產品市場依此如圖2所示，可見與汽車行駛安全和控制相關性不大的車載娛樂和導航信息系統(tǒng)、車身電子是中國汽車電子產品市場的主要發(fā)展方向。

1. 車載自主導航系統(tǒng)市場快速發(fā)展

中國計劃以京、津、滬、穗4大城市為中心向外拓展導航電子地圖的覆蓋空間，提供導航電子地圖數(shù)據庫的北京四維圖新導航信息技術有限公司總經理孫玉國說：“目前符合汽車工業(yè)標準和中國法律的汽車自主導航電子地圖產品已投放京、津、滬、穗4個城市?！鳖A計到2005年，覆蓋中國大部分地區(qū)的導航電子地圖產品將面世，以滿足2008年北京奧運會和2010年上海世博會對汽車導航產品的需要。車載自主導航系統(tǒng)由車載GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）接收機監(jiān)測車輛當前位置，并將存儲在光盤或內置存儲器（如硬盤）中、用戶自定義的目的地電子地圖數(shù)據做比較，計算行駛路線，并實時將定位和路線信息提供給駕車者。

汽車電子地圖市場的發(fā)展，將驅動對GPS、電子地圖存儲設備、顯示設備的巨大需求。Strategy Analytics預測，全球導航系統(tǒng)的年需求將由2002年的430萬套增加到2010年的1，220萬套。Telematics Research Group預測GPS接收機的需求將從2004年的940萬臺，增加到2010年的3，000萬臺。

從技術上看，為舊車配備車載GPS自主導航系統(tǒng)會面臨一些空間限制，利用車載DVD光盤大容量存儲的優(yōu)勢，就可以通過DVD播放機顯示電子地圖信息，因此，車載DVD市場有望快速成長。Telematics Research Group 2004年7月預測，全球車載DVD市場的年需求將從2004年的450萬臺增加到2010年的3，300萬臺。

由于全球汽車市場的增長主要來自中國，中國車載自主導航系統(tǒng)市場的快速發(fā)展對全球市場有舉足輕重的影響。據日本媒體報道，基于DVD/HDD的導航系統(tǒng)正在呈現(xiàn)增長的趨勢，此類系統(tǒng)的全球銷售量有望在2004年突破1，000萬個，在中國雖然此類系統(tǒng)只是在2003年才剛剛推出，但預計其銷售量到2008年將超過100萬個。電子地圖數(shù)據提供商將在此巨大的市場需求推動下獲益?，F(xiàn)在的比較敏感的是電子地圖的普及有可能涉及國家安全問題。

此外，汽車無線電接收機技術正在從模擬接收方式向數(shù)字接收方式演變，基于軟件無線電技術的數(shù)字信號處理器將引領車載數(shù)字無線電接收機的發(fā)展方向，最終有可能將AM/FM、電視接收機和衛(wèi)星數(shù)字廣播接收機、GPS甚至通信等功能集成為一體。飛利浦CarDSP解決方案可提供增強的多路徑修正和各種天線自適應功能，對于改善AM/FM或數(shù)字廣播無線電等車載視聽設備品質有重要意義，值得關注。

2. 車身電子領域發(fā)展空間很大

由于汽車電子電器數(shù)量的急劇增多，為了減少連接導線的數(shù)量和車身的重量，網絡和總線技術在此期間有了很大的發(fā)展，目的是解決汽車電子子系統(tǒng)的增加帶來的數(shù)據傳輸?shù)陌踩?、可靠性、車內線纜總長度太長導致車重增加等問題，并滿足線控汽車的需要。國際汽車巨頭和頂級汽車半導體制造商提出了一系列汽車總線標準，包括：IDB-1394和MOST（用于多媒體）、FlexRAY和TTCAN（用于線控）、CAN、IDB-C和GMLAN SWC（用于動力總成控制）、J1850和LIN（用于車身控制）、Keywrod2000和ISO 9141（用于診斷）。

我們認為，汽車車身網絡系統(tǒng)的發(fā)展將為中國汽車電子產業(yè)帶來了很好的機遇和切入點，因為：1. 它降低了企業(yè)的進入門檻。借助具備LIN或CAN總線接口的單芯片方案，縮短了企業(yè)開展車身電子研究的周期，降低了企業(yè)進入汽車電子配套市場的門檻。2. 提高汽車使用的舒適度，拓展汽車增值空間。過去利用手工控制機械裝置，例如車內空調環(huán)境控制、鎖、車窗、座椅、內部和外部照明、后視鏡、雨刷等子系統(tǒng)，都可以通過基于CAN或LIN總線的車身網絡系統(tǒng)連接起來，從而有機會將原來要手動操作的部件改為電控，逐步實現(xiàn)中低檔轎車和輕型貨車車身控制裝置的機電一體化。

iSuppli汽車電子市場高級分析師Nancy Dang說：“目前國外高級轎車的汽車電子車身子系統(tǒng)多達50多個，國內中檔轎車的車身電子子系統(tǒng)只有6-7個，因此，在車身電子領域中國汽車電子行業(yè)未來的發(fā)展空間很大。”據信息產業(yè)部經濟運行司的預測，中國車身電子將從2003年的10.32億人民幣增長為2007年的50.33億人民幣，增幅為3.8倍，僅次于車載信息通信系統(tǒng)的增幅（2007年比2003年增長4.2倍）。因此，對具有LIN/CAN總線接口的MCU、相關的功率驅動器件、電機控制MCU和執(zhí)行電子機械構件的車身電子產品將產生存在巨大需求。

飛思卡爾（Freescale）汽車電子半導體部業(yè)務拓展經理康曉敦認為：1.本目前ISO9141和Keyword2000主要用于診斷系統(tǒng)，后者在汽車電子控制上用的多一些。2. J1850原來只有北美使用，在2006年或2007年將停止使用，然后全部轉至CAN總線。3. LIN為CAN的補充，兩者一般結合使用，與CAN總線相比，LIN總線控制方式的成本較低是最大的優(yōu)勢；從高容錯性的比較而言，CAN總線的目標應用是汽車的高速和多路數(shù)據通信。4. 目前，CAN仍然是汽車電子控制中可靠性最高的總線，F(xiàn)lexray是它的升級，但是目前成本還很高，不能實際應用。5. MOST主要用于音視頻流傳輸?shù)幕诠饫w的總線，不能用于控制。其它總線在汽車電子上的推廣不好?？禃远卣f：“目前在中國CAN/LIN總線的實際應用才剛剛開始，不同的車輛可能會有很大的差別，基本配置可能有4、5個節(jié)點，高檔車可能達到50個以上的節(jié)點?！?/p>

目前，LIN聯(lián)盟的支持廠家包括國際汽車巨頭，例如BMW、Volvo、Audi、VW、Daimler Chrysler等，因此，代表了未來車身電子網絡系統(tǒng)的發(fā)展方向之一。康曉敦補充說：“將MCU、功率驅動、電壓調節(jié)和LIN物理層接口集成為一體構成單芯片LIN子節(jié)點是目前車身電子控制器的主要發(fā)展趨勢。”

3. 汽車安全系統(tǒng)增長最強勁

據Strategy Analytics公司的市場研究報告指出，汽車安全系統(tǒng)是汽車電子領域增長最強勁的需求之一，年平均增幅達到25%以上。杜邦汽車最新調查表明，大部分用戶認為最需要考慮的問題是汽車的安全性，它比汽車性能、車載娛樂和燃油效率都更重要，安全氣囊和ABS有望成為標準配置。Visteon的研究也表明：安全性是汽車消費者最關心的問題。Renesas對中檔轎車的研究揭示：國外1996年就將安全氣囊作為標準配置，從2002年起國際上已經將兩個乘客測知座椅、預緊式安全帶和傳感器系統(tǒng)與安全氣囊一起作為標準配置，預計到2006年預緊式安全帶和傳感器系統(tǒng)將增加到4個，傳感器系統(tǒng)更是大幅度增加以提高沖撞檢測能力并提高乘車的穩(wěn)定性，從而有可能構成統(tǒng)一的安全氣囊網絡。

國際汽車安全系統(tǒng)市場正呈現(xiàn)主動和被動安全系統(tǒng)分別發(fā)展并走向融合的趨勢，圖4所示為汽車安全系統(tǒng)的發(fā)展路線圖。目前，中國新興的汽車電子在汽車安全產品的設計方向上，主要開發(fā)輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）、以防止正面、側面和后面碰撞為目的的汽車雷達系統(tǒng)，而中國在ABS和安全氣囊的研究才剛剛起步。

目前市場上出現(xiàn)的輪胎壓力監(jiān)控系統(tǒng)（TPMS）大致上可分為兩大類：

（1） 直接TPMS，它可將傳感器和射頻發(fā)射器芯片安裝在輪胎的氣門附近，在輪胎壓力過高、過低、輪胎緩慢漏氣或溫度異常變化時及時向車載無線接收器報警，從而有效防止爆胎。該方案的難點在于可靠性要求高，電池的壽命、抗高低溫和振動問題對系統(tǒng)的可靠性有一定影響，其次，直接TMPS系統(tǒng)所使用的無線收發(fā)頻點還沒有現(xiàn)成的標準可循，一些制造商采用與無線遙控開門或防盜器相同的器件和頻率（433MHz），調制方式通常為FSK方式，實際使用上很難避免同頻干擾問題，最后，安置在車胎上的無線傳感器的低功耗設計問題一直困擾整個行業(yè)。開發(fā)不需要電池的無線電傳感器是市場的一個需求和發(fā)展方向。

目前直接式TPMS技術還分為主動和被動兩種技術。英飛凌的主動式系統(tǒng)將壓力傳感器安裝在每個輪圈上，汽車既有的各種遙控接收裝置，包括RKE的射頻組件可作為胎壓測量的接收器，從而整合為完整的胎壓監(jiān)控系統(tǒng)。主動式技術的優(yōu)點技術成熟度高，開發(fā)出來的模塊適用于各廠牌的輪胎，缺點在于感應模塊需要電池供電，因此存在使用壽命的問題。被動式技術不用電池供電，它需要將轉發(fā)器整合至輪胎中，這牽涉到各輪胎制造商需建立互通的標準才有可能實現(xiàn)，目前只有西門子與米其林正在開發(fā)該技術，尚沒有成熟的產品出現(xiàn)。

（2） 間接TPMS使用ABS輪胎速度傳感器來測量每一個輪胎的轉速，從而推斷出某只輪胎的壓力是否不足，這套系統(tǒng)具有耐用性強、可靠性高，不受電池和其它無線電波的困擾，不需要對汽車輪胎改裝，與直接TMPS相比成本低得多，特別適合轎車和輕型貨車，可以直接以向車廠配套的方式切入市場。間接TPMS市場的大小取決于裝備了ABS的整車市場規(guī)模的大小。目前，載重汽車的安全性已引發(fā)廣泛關注，中國政府正考慮強制所有的載重汽車都采用ABS以增強道路行駛的安全性，利用直接TPMS系統(tǒng)對長貨車、加掛貨車和重型載重汽車的胎壓進行實時監(jiān)測，對防止行駛中因暴胎導致的嚴重交通事故有重大的社會效益和市場前景。

貝能科技的陳強經理說，“2001年全球市場對直接輪胎壓力監(jiān)控系統(tǒng)的需求約為230萬套，目前200多萬輛通用和福特公司的汽車正在使用這種直接TPMS技術，預計到2008年將達到2，930萬套左右，平均復合增長率為44%?！蹦壳埃袊罕O(jiān)測系統(tǒng)市場還處于產品完善和市場起步階段，整套系統(tǒng)價格還高達幾千元一套（以轎車為例，4個輪胎），產業(yè)化配套的市場還沒有大規(guī)模啟動。深圳亞聯(lián)電子的黃琦總經理說：“無論直接TMPS系統(tǒng)還是間接TMPS，都需要強制性安裝政策的支持才能真正把市場做大，中國直接TMPS市場要形成規(guī)模還要幾年時間?！?/p>

4. 汽車電源管理以5-8%速度增長

德爾福的研究預測，汽車電子系統(tǒng)對電力的需求從現(xiàn)在到2030年將保持每年5-8%的速度增長，在過渡階段42V/12V電力系統(tǒng)有望成為事實上的車輛電力系統(tǒng)標準。目前國外高級轎車電子產品需要的導線超過2000線、各種控制器件的觸點超過4000個、導線總長度超過4000米、重量大于40公斤、電機和MCU超過100個，采用42V電力系統(tǒng)之后，現(xiàn)有主流導線截面積由0.5-1.5mm2降低為0.35 mm2，帶來的好處表現(xiàn)在：

相同功率下，導線流過的電流要小，降低了每歐姆導線的損耗，油耗降低10%-20%；

導線節(jié)省出來的空間可以添加新的電子系統(tǒng)功能；

采用鋁線代替銅線，并更多地采用柔性導線，電機的尺寸可以做得更小；

符合混合燃料汽車發(fā)展的需要。

上海新代車輛技術有限公司的馬錫平說：“采用42V或42V/12V電力系統(tǒng)可以達到節(jié)能和環(huán)保的要求，因而是汽車電子發(fā)展的必然趨勢，問題在于現(xiàn)有投資、開發(fā)好的產品和配套元器件很難讓我們放棄既有方案重新開始。在已經定型的老車上推廣應用42V電力系統(tǒng)不如在新車應用可能性大，逐步淘汰老車的過程可能還需要3-4年時間?！?/p>

最新的消息顯示：由于能源和環(huán)保等問題，中國將在1-2年內啟動混合動力汽車的大規(guī)模生產，中國汽車行業(yè)將采取根據需要逐步提高汽車電力系統(tǒng)電壓的方式（12V、16V、24V、36V……）來滿足對電源快速增長的需求，這兩方面因素的作用下有可能引發(fā)對各種汽車電源轉換模塊（DC-DC轉換器）、高電壓/高電流功率器件的需求大幅度增加。

據美國國際整流器公司的預測，未來三年內汽車電子市場的發(fā)展對電源集成電路的需求將以年平均25%的增長率上升，用戶對功率器件，包括MOSFET和IGBT的總體要求是增加電流密度、減低器件成本、縮小占位空間，許多廠家都在為此而努力，包括：Freescale、Toshiba、NEC、Philips、On Semiconductor、Vishay Siliconix、Linear Technology、Fairchild Semiconductor和國際整流器（IRF）公司。功率器件的溫度特性好不好將直接影響整車的節(jié)能和環(huán)保性能，降低電源器件的開態(tài)電阻（Ron）是汽車電源器件市場競爭的焦點之一。

由于汽車專用功率器件占據汽車電源成本的大頭，業(yè)界將被迫不斷開發(fā)電源器件的新制造工藝以進一步降低成本，SiC和GaN器件具有較高轉換效率，對電源冷卻系統(tǒng)要求低，因而可能成為增強汽車電源器件的性能的有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g，預計，5-10年后SiC和GaN器件有望在汽車電源中獲得廣泛應用，因而是值得關注的重要發(fā)展方向。由于汽車電子化進程的剛剛開始，汽車半導體功率器件對芯片制造的線寬要求不像集成電路那么高，因此，該領域有望成為中國集成電路設計公司和電源模塊設計公司挺進汽車電子市場的最佳切入點，國際頂級半導體器件供應商的進入有望加速這個進程。

本文小結

中國汽車市場的快速發(fā)展促進了中國電子信息產業(yè)向汽車電子領域的滲透和發(fā)展，通過本文的分析可以看到：GPS、車身電子、ABS和安全氣囊、以及胎壓監(jiān)測等領域是中國汽車電子行業(yè)利用國外方案進行開發(fā)的主要發(fā)展方向，娛樂、舒適、安全和環(huán)保是中國汽車電子發(fā)展的推動力。隨著汽車電子對電力需求的增加，中國功率器件市場有望大幅度增長，中國本地電源模塊制造業(yè)以及器件設計和制造業(yè)有望贏得難得的發(fā)展機遇。
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